Plateforme à haute altitude

Une plateforme de haute altitude (PHA, en anglais High Altitude Platform ou HAP, parfois également appelée High Altitude Platform Station ou HAPS) ou plateforme stratosphérique est un aéronef quasi stationnaire qui fournit des services principalement de communication et d'observation sur une large zone terrestre alors qu'il reste en l'air à plusieurs kilomètres d'altitude^[1] (entre 17 et 22 km)^[2] dans la stratosphère pendant une très longue période. Un tel engin diffère des autres aéronefs dans le sens où il est spécialement conçu pour opérer à cette très haute altitude et qu'il est capable d'y rester pendant des heures voire des jours. La nouvelle génération de plateformes visent à encore accroître cette durée.

Cet engin peut être un avion, un dirigeable de haute altitude ou un ballon, comme le projet Stratobus.

Appareils à haute altitude et longue endurance (HALE/High-altitude long endurance)

Les aéronefs à haute altitude et longue endurance (HALE) sont des drones militaires non armés capables de voler à 18 300 m d'altitude pendant plus de 32 h, comme le RQ-4 Global Hawk ou ses variantes utilisées pour le renseignement, la surveillance et la reconnaissance (ISR)^[3]. Cette autonomie est supérieure à celle des aéronefs à moyenne altitude et longue endurance (MALE) volant entre 7 600 et 15 200 m d'altitude pendant 24 h et plus vulnérables à la défense antiaérienne, comme le MQ-9 Reaper ou ses variantes^[3].

Station de plateforme à haute altitude (SPHA/High-altitude platform station)

Définie par l'Union internationale des télécommunications comme « une station radio installée sur un objet à une altitude de 20 à 50 km et à un point fixe nominal spécifié par rapport à la Terre », dans son Règlement des radiocommunications^[4]. SPHA peut également être l'abréviation de « pseudo-satellite à haute altitude ».

En 1983, Lockheed a produit pour la NASA une étude préliminaire sur les aéronefs à propulsion solaire et leurs groupes motopropulseurs associés, comparant les vols de longue durée aux vols suborbitaux^[5]. En 1984, le rapport « Conception d'avions sans pilote à longue endurance intégrant la propulsion solaire et pile à combustible » a été publié^[6]. En 1989, le rapport « Conception et résultats expérimentaux d'un profil d'aile à haute altitude et longue endurance » proposait des applications comme relais radio, pour la surveillance météorologique ou le ciblage de missiles en croisière^[7].

Le programme ERAST (Environmental Research Aircraft and Sensor Technology) de la NASA a été lancé en septembre 1994 pour étudier les drones de haute altitude et s'est terminé en 2003^[8]. En juillet 1996, le rapport « Strikestar 2025 » de l’USAF prévoyait que les drones HALE assureraient une occupation aérienne continue grâce à des vols de 24 heures^[9].

Le Defense Airborne Reconnaissance Office a effectué des démonstrations de drones à longue endurance^[9].

En septembre 1996, Israel Aircraft Industries a détaillé la conception d'un drone HALE^[10].

En 2002, l'article « Conception préliminaire de fiabilité d'un drone solaire à haute altitude et très longue endurance » a été publié.

Le projet européen CAPECON (en) visait à développer des drones HALE, tandis que l'Académie polonaise des sciences proposait son concept PW-114, capable de voler à 20 km (66 000 ft) pendant 40 h^[11]. Luminati Aerospace a proposé son aéronef solaire Substrata, capable de voler en formation comme les oies migratrices, afin de réduire de 79 % la puissance requise pour l’aéronef suiveur et de permettre à des aéronefs plus petits de rester en vol indéfiniment jusqu’à une latitude de 50°^[12].

Alimentation

L'alimentation est nécessaire au fonctionnement continu, ce qui limite l'endurance par la nécessité de ravitaillement. Les aéronefs à énergie solaire permanents doivent stocker l'énergie solaire accumulée pendant la journée pour la nuit, dans des batteries électriques^[13], ou dans des piles à combustible^[14].

Sélection de l'altitude

La traînée est réduite dans l'air raréfié de la tropopause, bien au-dessus des vents forts (40 à 160 nœuds) et du trafic aérien de la haute troposphère, entre 20 000 et 35 000 ft. Maintenir une position face à des vents variables est un défi. Des vents relativement modérés et une turbulence en air clair au-dessus du courant-jet sont présents dans la plupart des régions de la stratosphère, entre 17 et 22 km d'altitude, bien que cela varie selon la latitude et la saison. Les altitudes supérieures à 55 000 ft sont également au-dessus de transport aérien commercial^[15]. Voler dans la tropopause à 65,000 ft (19,812 m) se fait au-dessus des nuages et des turbulences, avec des vents inférieurs à 5 kn (9 km/h), et au-dessus de l'espace aérien Classe A réglementé par la FAA, qui s'arrête à 60,000 ft (18,288 m)^[13].

Comparaison avec les satellites

Une altitude plus basse permet une couverture plus efficace d'une petite région, ce qui implique un bilan de liaison plus faible (un avantage de 34 dB par rapport à une orbite terrestre basse, de 66 dB par rapport à une orbite géostationnaire), une consommation d'énergie moindre et un délai aller-retour plus court. Les satellites sont plus coûteux, leur déploiement est plus long et leur maintenance est difficilement accessible^[16]. Un satellite dans le vide spatial orbite grâce à sa vitesse élevée qui génère une force centrifuge compensant la gravité. Changer l'orbite d'un satellite nécessite de consommer ses réserves de carburant limitées.

• Notices d'autorité :

  • LCCN
  • Israël
• Les HAPS : potentielle révolution du secteur spatial ?

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